铁碳平衡图.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑铁碳平衡图 铁碳平衡图(iron—carbon equilibrium dia—gram) 表示在接近平衡(铁一石墨)和亚稳条件(铁一碳化铁)下铁碳合金在不同碳含量、不同温度下所呈现的相和这些相之间平衡关系的图，又称铁碳相图它是研究和使用钢铁材料、制定其铸造、热加工和热处理工艺以及分析工艺废品时的重要依据 简史 1868年，俄国学者切尔诺夫(д．K．ЧepHOB)留神到只有把钢加热到某一温度以上再快冷，才能使钢淬硬，从而有了临界点的概念1887～1892年，法国人奥斯蒙(F．Osmond)等察觉临界点A3和A2，他认为这表示铁有同素异构体，他称从室温至A2温度保持稳定的相为α-Fe；A2～A3间为β-Fe；A3以上为γ-Fe1895年，他进一步证明，如铁中含有少量碳，那么在690℃或710℃左右展现临界点，即A1点，标志在此温度以上碳溶解在铁中，而低于此温度时，碳以渗碳体形式由固溶体中分解出来，随铁中碳含量提高，A3下降与A2相合，然后持续下降，当碳含量为0.8％～0．9％时与A1合为一点1904年，又察觉A4至熔点间为δ-Fe。

以上述临界点工作的成果为根基，1899年，英国人罗伯茨(w．C．Roberts)和奥斯汀(Austen)制定了第一张铁碳平衡图荷兰人洛兹本(H．W．Bakhius Rooze-一boom)首先在合金系统中应用吉布斯相律，于1900年制定出较完整的铁碳平衡图随着科学技术的进展，铁碳平衡图不断得到修订，日臻完善 释义 目前采用的铁碳平衡图示于图1图1中的特性点含义列于表中图中实线绘出亚稳的Fe-Fe3C系；虚线和相应的一片面实线表示稳定的Fe—c(石墨)系；平衡图中绝大多数线是根据测验测得的数据绘制的，有些线，如Fe3C的液相线、石墨在奥氏体中溶解度等是由热力学计算得出的在铁碳平衡图中所展现的单相区，除液相(L)外，还有碳在铁中的固溶体α、δ、γ渗碳体和x碳化物α和δ分别称为铁素体和δ铁素体，它们是碳原子作为间隙式溶质溶于体心立方布局的“α-Fe和δ-Fe所形成的固溶体γ称为奥氏体，它是碳溶于面心立方布局的γ一Fe形成的固溶体超过溶解度的碳可能有两种存在形式：渗碳体或 石墨渗碳体是由铁与碳组成的化合物，其分子式为Fe3C，它是一种具有繁杂点阵的间隙化合物，属于正交晶系。

渗碳体的硬度很高(HB约为800)、范性很差在230℃以下渗碳体可能转变成x碳化物，其分子式为Fe2.2C,它具有底心单斜点阵，在转低温度X碳化物热力学稳定性要比Fe3C高，在较高温度Fe3C比x碳化物稳定由于临界温度很低，Fe3C向x碳化物转变速度很慢，在疏忽Fe3C向x碳化物转变的处境下，认为渗碳体可以一向稳定存在到室温，并将渗碳体作为一种组元对付，这样绘出的铁碳平衡图就是Fe—Fe3C平衡图渗碳体是一个亚稳相，当条件适当时，它将按下式分解：Fe3C→3Fe+C(石墨)在Fe—c平衡图中展现单质状态的碳， 即石墨，它具有简朴六方布局，原子排列呈层状，石墨的强度与范性都极低 Fe—Fe3C平衡图由包晶、共晶、共析三个根本回响组成：(1)在1495℃(HJB线)发生包晶回响，LB+δH≒γJ，冷却时回响结果形成奥氏体2)在1148℃(ECF线)发生共晶回响，LC≒γE+Fe3C，冷却时回响结果产生奥氏体与渗碳体组成的两相共晶体，称为莱氏体，其形态是呈颗粒状的奥氏体分布在渗碳体的基体上。

3)在727℃(PSK线)发生共析回响，γS≒αP+Fe3C，冷却时回响结果生成共析体，它为铁素体与渗碳体的两相弥散混合组织，称为珠光体共析转变温度称为A1温度 此外，Fe—Fe3C平衡图中还有几条重要的固态转变线：(1)GS线奥氏体开头转变成铁素体或铁素体全部转变成奥氏体的转变线，称A3温度2)ES线碳在奥氏体中的溶解度线，称Acm温度低于此温度时，奥氏体中将析出渗碳体，称为二次渗碳体，以识别于从液态析出的一次渗碳体3)PQ线碳在铁素体中的溶解度线，在PQ线以下铁素体中均有析出渗碳体的可能性，通常称此类渗碳体为三次渗碳体4)NJ线奥氏体开头转变成δ铁素体或δ铁素体全部转变成奥氏体的转变线，称以A4温度5)770℃水平线表示铁素体的磁性转变温度，称A2温度在此温度以下铁素体呈铁磁性6)210OC表示渗碳体的磁性转变温度，渗碳体在210℃以下略有铁磁性，称A0温度 相变过程 典型铁碳合金的平衡凝固和固态转变过程为：(1)含碳低于0.0218％的铁碳合金(工业纯铁)合金按匀晶转变结晶出δ固溶体，结晶完了变成均一的δ相，冷至NH线，从δ相中析出γ相，冷至NJ，线全部δ相转变成γ奥氏体，冷至GS线，从γ相中析出γα铁素体，冷至GP线全部γ了相变成铁素体，冷至PQ线铁素体被碳所饱和，在以后的冷却中从铁素体中析出三次渗碳体。

该合金室温平衡组织如图2所示 — 4 —。